KR20160011800A - 쓰러스터 및 이를 구비하는 해상 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쓰러스터 및 이를 구비하는 해상 구조물에 관한 것으로서, 해상 구조물에 설치되는 쓰러스터에 있어서, 상기 해상 구조물의 하면에서 하방으로 연장되는 동력 전달부; 상기 동력 전달부의 하단에 연결되는 구동부; 상기 구동부에 의해 회전되는 프로펠러; 상기 프로펠러의 외주면을 감싸도록 구비되는 덕트; 및 적어도 일부분이 상기 덕트의 내측에 구비되며 전후로 이동함에 따라 상기 프로펠러 후류가 통과하는 단면적을 가변시키는 복수 개의 보조날개를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 쓰러스터 및 이를 구비하는 해상 구조물은, 덕트의 내측에 구비되는 보조날개의 전후 이동을 통하여 프로펠러의 유입류 또는 프로펠러 후류가 통과하는 단면의 크기를 변화시킴으로써, 쓰러스터에 의한 추진력을 보다 다양하게 가변시킬 수 있다.

Description

쓰러스터 및 이를 구비하는 해상 구조물{A thruster and an offshore structure comprising the same}

본 발명은 쓰러스터 및 이를 구비하는 해상 구조물에 관한 것이다.

최근 급격한 산업화로 인해 석유와 같은 자원의 사용량이 급등함에 따라, 석유의 안정적인 생산과 공급이 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다. 그런데 대륙 또는 연해에서의 유전은 이미 많은 시추가 이루어진바, 최근에는 수심이 깊은 심해에 위치한 유전의 개발에 관심이 집중되고 있으며, 이러한 심해 유전을 시추하기 위해서는 일반적으로 드릴십(Drillship)이 이용된다.

드릴십은 첨단 시추장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 선박과 유사한 형태로 제작된 해상 구조물로서, 해상 플랫폼의 설치가 불가능한 심해 지역에서 원유나 가스 등의 채취 작업이 가능하고, 일정 지점에서 시추를 종료하고 다른 지점으로 이동하여 다시 시추를 수행할 수 있다는 장점이 있다.

이러한 드릴십은, 상하로 관통된 형태의 문풀(Moonpool) 구조를 구비하고, 문풀 상부에 위치하며 시추장비를 구비하는 데릭(Derrick)을 포함한다. 이하에서는 드릴십이 해저에 시추를 하는 과정에 대해 설명한다.

우선 드릴십은 자체 동력을 이용하여 시추 대상 지역으로 이동하고, 위치를 유지할 수 있도록 복수의 쓰러스터(Thruster)를 이용한 동적 위치유지 시스템(Dynamic Positioning System; DPS)을 구동한다.

이후 드릴십은 드릴 파이프(drill pipe)에 드릴 비트(drill bit)를 결합하고, 데릭에 마련된 호이스팅 시스템(Hoisting System)과 핸들링 시스템(Handling System)을 이용해 복수의 드릴 파이프를 충분한 길이만큼 연결하여 문풀을 통해 해저면까지 하강시킨 뒤, 로테이팅 시스템(Rotating System)을 통해 드릴 파이프를 회전하여 시추공을 형성한다.

1차로 드릴링이 완료되면, 데릭은 드릴 파이프를 회수하고 케이싱 파이프(casing pipe)를 시추공에 설치한 뒤, 케이싱 파이프와 시추공 사이에 콘크리트를 채우는 시멘팅(Cementing) 작업을 진행하며, 다시 드릴 파이프를 이용한 드릴링 작업과 케이싱 파이프를 설치하는 케이싱 및 시멘팅 작업을 반복 수행함으로써, 일정 깊이를 갖는 시추공의 형태를 유지시킨다.

시추공이 무너지지 않도록 케이싱 파이프가 충분히 설치되면, 라이저(Riser)에 BOP(Blow Out Preventer)를 연결하여 시추공에 결합하게 되며, 이때 라이저의 내부는 드릴 파이프와 케이싱 파이프의 이동 경로가 된다.

그런데 드릴링 과정에서 드릴 비트의 윤활 및 냉각과, 시추공 내부에서 생성되는 암석 덩어리 등의 분쇄물의 처리가 필요하다. 따라서 드릴십은 드릴 파이프의 내부에 머드를 공급하여 드릴 비트의 말단부에서 머드가 배출되도록 하고, 머드가 드릴 비트의 윤활과 냉각을 수행한 뒤 분쇄물과 함께 드릴 파이프의 외부에서 라이저의 내부를 통해 상부로 회수되도록 하는, 머드 순환 시스템(Mud Circulation System)을 사용한다. 회수된 머드는 분쇄물이 걸러진 후 재사용된다.

드릴십은 이러한 머드 순환 시스템을 구동하면서 드릴 비트가 유정에 도달할 때까지 드릴링과 케이싱 및 시멘팅 작업을 반복적으로 수행하는데, 이 경우 케이싱 작업에 사용되는 케이싱 파이프의 직경이 점차 작아짐에 따라, 상대적으로 작은 크기의 드릴 비트를 교체 사용하여 드릴링을 지속적으로 구현할 수 있다.

이와 같이 드릴십은, 파이프와 라이저 등을 설치 및 사용하기 위한 시스템과, 머드를 사용하는 시스템 등을 구비하며, 이러한 시스템을 이용하여 시추 작업을 원활히 구현하기 위한 문풀 구조, 데릭 구조, 그리고 적재 구조 등을 일정한 공간 내에 배치하여야 하므로, 상당히 높은 기술력이 요구됨에 따라 지속적으로 연구 및 개발이 이루어지고 있다.

이때 드릴십의 추진 또는 위치 제어를 위해 사용되는 쓰러스터는, 드릴십의 저면에 구비되며, 전방과 후방에 각각 복수 개로 구비된다. 그런데 쓰러스터는 프로펠러의 회전을 통해 유입류를 발생시키고 일정 방향으로의 후류를 발생시키는데, 이 과정에서 어느 하나의 쓰러스터에 의해 발생된 후류가 다른 하나의 쓰러스터의 유입류에 간섭을 일으켜서, 추진이 적절하게 이루어지지 못할 수 있다는 문제가 있고, 이로 인해 불필요한 에너지 소모가 증가한다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 쓰러스터의 동력 전달부의 상하 중심축이 일정 각도로 회전될 수 있도록 하여 추진의 방향을 다양하게 제어하고 쓰러스터 간 유동 간섭을 최소화할 수 있는 쓰러스터 및 이를 구비하는 해상 구조물을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 쓰러스터의 프로펠러를 감싸는 덕트의 전후 길이를 비대칭으로 형성하여 유동의 제어를 효과적으로 구현할 수 있는 쓰러스터 및 이를 구비하는 해상 구조물을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 덕트의 후단 또는 전단에 방향타를 구비하고, 방향타의 조절을 통하여 쓰러스터에 의한 후류 방향을 간편히 제어할 수 있도록 하는 쓰러스터 및 이를 구비하는 해상 구조물을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 덕트의 내측에 보조날개를 구비하고, 보조날개를 전방 또는 후방으로 움직임으로써 프로펠러의 후류가 통과하는 부분의 단면적을 변화시킴으로써 추진력을 다양하게 제어할 수 있는 쓰러스터 및 이를 구비하는 해상 구조물을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 동력 전달부의 설치를 위하여 해상 구조물의 하면에 구비되는 헤드박스를 좌우 비대칭으로 구비함으로써 헤드박스를 통해 발생된 양력을 위치 제어에 활용할 수 있는 해상 구조물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 쓰러스터는, 해상 구조물에 설치되는 쓰러스터에 있어서, 상기 해상 구조물의 하면에서 하방으로 연장되는 동력 전달부; 상기 동력 전달부의 하단에 연결되는 구동부; 상기 구동부에 의해 회전되는 프로펠러; 상기 프로펠러의 외주면을 감싸도록 구비되는 덕트; 및 적어도 일부분이 상기 덕트의 내측에 구비되며 전후로 이동함에 따라 상기 프로펠러 후류가 통과하는 단면적을 가변시키는 복수 개의 보조날개를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 덕트는, 전단에서 후단으로 갈수록 단면적이 감소하는 형태일 수 있다.

구체적으로, 상기 복수 개의 보조날개는, 상기 프로펠러의 회전축을 기준으로 상기 덕트의 내면에 방사상으로 배치될 수 있다.

구체적으로, 상기 복수 개의 보조날개는, 상기 덕트의 내면을 따라 이동하면서 서로 간의 간격이 가변될 수 있다.

구체적으로, 상기 복수 개의 보조날개는, 상기 덕트의 내면을 따라 전방으로 이동할 경우 서로 간의 간격이 확장되고, 상기 덕트의 내면을 따라 후방으로 이동할 경우 서로 간의 간격이 축소될 수 있다.

구체적으로, 상기 복수 개의 보조날개가 상기 덕트의 내면을 따라 전방으로 이동할 경우 상기 복수 개의 보조날개에 의해 형성되는 중공 단면이 확장되고, 상기 복수 개의 보조날개가 상기 덕트의 내면을 따라 후방으로 이동할 경우 상기 복수 개의 보조날개에 의해 형성되는 중공 단면이 축소될 수 있다.

구체적으로, 상기 복수 개의 보조날개에 의해 형성되는 중공 단면은, 상기 덕트의 후단의 중공 단면보다 작거나 또는 같게 가변될 수 있다.

구체적으로, 상기 복수 개의 보조날개는, 서로 동기화되어 전후 방향으로 함께 이동할 수 있다.

구체적으로, 상기 복수 개의 보조날개는, 상기 덕트의 후단에서 일정 거리 돌출되는 위치까지 이동 가능할 수 있다.

구체적으로, 상기 복수 개의 보조날개는, 서로 간의 충돌 시 충격완화를 위하여 폭 방향의 양단에 완충부재가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 해상 구조물은, 상기의 쓰러스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 쓰러스터 및 이를 구비하는 해상 구조물은, 동력 전달부의 중심축이 기울어지도록 함으로써, 동력 전달부에 연결된 프로펠러의 추진 방향을 자유롭게 조정하여 쓰러스터 간 유동 간섭을 억제할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 쓰러스터 및 이를 구비하는 해상 구조물은, 전후 방향의 길이가 좌우 비대칭인 덕트를 구비하고, 덕트를 프로펠러 중심축을 기준으로 회전시켜서 유동의 방향을 효과적으로 제어할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 쓰러스터 및 이를 구비하는 해상 구조물은, 덕트의 전단 또는 후단에 적어도 하나 이상의 방향타를 구비하고 방향타의 회전에 따라 프로펠러 유입류 또는 프로펠러 후류의 방향을 제어하여, 쓰러스터의 후류가 다른 쓰러스터의 유입류에 영향을 미치지 않도록 함으로써 에너지를 절감할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 쓰러스터 및 이를 구비하는 해상 구조물은, 덕트의 내측에 구비되는 보조날개의 전후 이동을 통하여 프로펠러의 유입류 또는 프로펠러 후류가 통과하는 단면의 크기를 변화시킴으로써, 쓰러스터에 의한 추진력을 보다 다양하게 가변시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따른 해상 구조물은, 쓰러스터를 해상 구조물에 설치하기 위해 사용되는 헤드박스를 좌우 비대칭으로 제작함으로써 헤드박스에 의해 양력을 발생시켜 위치 제어에 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 해상 구조물의 측면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 쓰러스터의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 쓰러스터의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 쓰러스터의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 쓰러스터의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 쓰러스터의 배면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 쓰러스터의 방향타의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 쓰러스터의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 쓰러스터의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 쓰러스터의 측면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 쓰러스터의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 해상 구조물의 측면도이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 해상 구조물의 헤드박스의 평면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 해상 구조물의 측면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 해상 구조물(1)은, 드릴십(Drillship) 또는 반잠수식 해양구조물(Semi-Submersible), 선박 등과 같이 해상에서 부유하며 다양한 작업을 수행하는 구조물일 수 있다. 이때 해상 구조물(1)이 시추 작업을 수행하는 구조물일 경우, 해상 구조물(1)은 드릴 파이프와 라이저 등을 해저로 공급하기 위한 구성인 문풀(10, Moonpool)과 데릭(20, Derrick)을 포함할 수 있다. 문풀과 데릭은 일반적으로 널리 알려진 구성이므로 이에 대한 설명은 생략한다.

해상 구조물(1)은, 추진을 하기 위해, 또는 위치를 일정한 지점으로 유지하기 위한 위치 제어 시스템(DPS: Dynamic Positioning System)을 사용하기 위해, 후술할 쓰러스터(30)를 포함한다.

쓰러스터(30)는, 해상 구조물(1)의 하면(저면)에 돌출되도록 형성되며, 전방과 후방에 각각 복수 개로 구비될 수 있다. 일례로 쓰러스터(30)는 해상 구조물(1)의 전방에 3개, 후방에 3개가 구비된다.

다만 쓰러스터(30) 간에 유동의 간섭이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 쓰러스터(30)는 서로 전후 위치 또는 좌우 위치가 어긋나게 배치될 수 있다. 즉 전방에 위치하는 쓰러스터(30)는 삼각형 구도로 배치되고, 후방에 위치하는 쓰러스터(30) 역시 삼각형 구도로 배치될 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 쓰러스터의 측면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 쓰러스터(30)는, 해상 구조물(1)에 설치되며, 동력 전달부(31), 구동부(32), 프로펠러(33), 덕트(34), 회전부(35)를 포함한다.

동력 전달부(31)는, 해상 구조물(1)의 하면에서 하방으로 연장된다. 동력 전달부(31)는 해상 구조물(1)의 내부에 구비되는 발전 엔진(도시하지 않음) 또는 전원부(도시하지 않음) 등을 통하여 후술할 프로펠러(33)의 구동을 위해 필요한 에너지를 전달받는다. 이때 전달받는 에너지는 전기일 수 있고, 회전력 등일 수 있다.

또한 동력 전달부(31)는, 해상 구조물(1)의 내부에 구비되는 조타부(도시하지 않음)에 의해 조향 방향에 대한 신호 또는 회전력을 전달받아 후술할 구동부(32)에 전달함으로써, 프로펠러(33)에 의해 배출되는 해수의 흐름 방향을 조정할 수 있다.

동력 전달부(31)는 해상 구조물(1)의 하면에서 하방으로 연장되어 프로펠러(33)가 해상 구조물(1)의 하방에 위치하도록 할 수 있고, 또는 유지/보수가 필요한 경우에는 해상 구조물(1)의 내부로 상승할 수 있다.

이때 동력 전달부(31)와 프로펠러(33) 등이 수용될 수 있도록 해상 구조물(1)의 내부(쓰러스터(30)의 상부)에는 캐니스터(도시하지 않음, Canister)가 형성될 수 있다. 캐니스터는 쓰러스터(30)가 해상 구조물(1)의 내부로 상승할 수 있도록 하여, 캐니스터에 안착된 쓰러스터(30)의 유지/보수를 구현하기 위한 구성이다.

동력 전달부(31)의 상부에 캐니스터가 구비되는 것은, 쓰러스터(30)의 경우 일반적으로 해수에 잠긴 상태로 놓여있는바, 유지/보수에 어려움이 있기 때문이다. 따라서 동력 전달부(31) 등은 캐니스터로 인입되어 해저에 잠기지 않은 상태로 유지/보수가 이루어질 수 있다.

동력 전달부(31)의 상부에 구비되는 캐니스터에는 레일(도시하지 않음) 등이 구비되며, 동력 전달부(31)는 레일을 따라 승강될 수 있다. 물론 본 발명은 동력 전달부(31)의 승강을 상기의 구성으로 한정하는 것은 아니며, 다양한 구조의 채용이 가능하다.

동력 전달부(31)는, 상하 중심축을 기준으로 회전 가능하게 구비된다. 이는 조타부에 의해 조정될 수 있는 것으로서, 프로펠러(33)의 방향을 변화시켜 위치 제어 등을 구현하기 위함이다.

또한 동력 전달부(31)는, 상하 중심축이 기울어지게 회전될 수 있으며, 이는 후술할 회전부(35)에 의해 구현된다. 이로 인하여 프로펠러(33)의 방향 역시 회전될 수 있고, 이를 통해 본 실시예는 쓰러스터(30) 간 유동 간섭을 억제할 수 있다.

구동부(32)는, 동력 전달부(31)의 하단에 연결되며 프로펠러(33)를 회전시킨다. 구동부(32)는 동력 전달부(31)로부터 전기력 또는 회전력 등의 에너지를 전달받아 프로펠러(33)에 전달한다.

다만 동력 전달부(31)는 상하로 연장되도록 형성되고, 프로펠러(33)의 회전축은 전후 방향으로 놓여있는바, 구동부(32)는 동력 전달부(31)에 의해 전달되는 회전력의 방향을 변환하여 프로펠러(33)의 회전축에 전달할 수 있다. 다만 구동부(32)가 동력 전달부(31)로부터 전기력을 전달받을 때에는, 구동부(32)는 프로펠러(33)의 회전축에 연결된 전기모터(도시하지 않음)를 구동하면 되므로, 힘의 방향 전환은 불필요할 수 있다.

구동부(32)는 유선형의 벌브 형태로 구비될 수 있고, 후단에 프로펠러(33)가 구비될 수 있다. 전단이 부드러운 곡면 형태로 형성됨에 따라 프로펠러(33)로 유입되는 유입류에 저항이 발생되는 것이 억제될 수 있다.

구동부(32)는 동력 전달부(31)의 하단에 고정되어 동력 전달부(31)의 회전 시 함께 회전할 수 있다. 다만 동력 전달부(31)는 회전되지 않고 구동부(32)만 동력 전달부(31)에 회전 가능하게 구비되어, 동력 전달부(31)로부터 회전력이 전달되면 구동부(32)가 동력 전달부(31)의 상하 중심축을 기준으로 회전할 수 있다.

프로펠러(33)는, 구동부(32)에 의해 회전하여 추진력을 발생시킨다. 프로펠러(33)가 회전하면 해수는 구동부(32)의 전방에서 프로펠러(33) 측으로 유입되고, 프로펠러(33)에 의해 가속되어 프로펠러(33)의 후방으로 배출된다. 이때 발생하는 반작용으로 해상 구조물(1)의 이동이 가능하다.

프로펠러(33)는 구동부(32)의 후단에 연결되는 허브(331)와, 허브(331)의 외주면에 방사상으로 구비되는 복수 개의 날개(332)를 포함할 수 있으며, 일반적으로 사용되는 프로펠러(33)의 형상과 유사할 수 있다.

프로펠러(33)의 날개(332) 수는 해상 구조물(1)의 크기나 형상, 쓰러스터(30)의 개수 및 배치, 목적 등에 따라 다양하게 결정될 수 있으며, 3개 또는 5개 등의 홀수 개일 수 있다. 물론 본 실시예는 프로펠러(33)의 날개(332) 수를 상기와 같이 한정하는 것은 아니다.

덕트(34)는, 프로펠러(33)를 감싸도록 구비된다. 덕트(34)는 동력 전달부(31)에 결합되어 지지될 수 있으며, 중공의 원통 형상일 수 있고 내부에 프로펠러(33)가 안착되도록 할 수 있다.

덕트(34)는 프로펠러(33)에 유입되는 해수의 흐름을 가속화하고, 프로펠러(33)에 의해 배출되는 후류를 가속시켜서 추진력을 향상시킬 수 있다. 이때 덕트(34)는 내경이 전단(프로펠러(33)에 해수가 유입되는 측)에서 후단(프로펠러(33)에서 해수가 배출되는 측)으로 갈수록 좁아지는 형태일 수 있다.

덕트(34)의 단면은 에어포일 형태일 수 있다. 즉 덕트(34)의 외면은 평평하고 내면은 내측으로 볼록한 형태일 수 있으며, 단면에서 전후 방향으로 두께가 가장 큰 지점은 전후 방향의 중간 지점에서 전방으로 치우쳐 있을 수 있다.

앞서 덕트(34)가 원통 형태인 것으로 한정하여 설명하였으나, 덕트(34)는 원통이 아닌 사각통 등의 다각형 통 형태이거나, 또는 원호나 적어도 하나 이상의 선(복수 개의 선으로 연결될 경우 선과 선 사이가 절곡 연결되거나 곡선으로 연결)을 포함하는 형태일 수 있다. 즉 덕트(34)는 프로펠러(33)의 외주면 중 적어도 일부분을 감싸도록 구비되면 충분하고, 그 형태는 특정되지 않는다.

회전부(35)는, 동력 전달부(31)를 회전시킨다. 앞서 설명한 바와 같이 동력 전달부(31)는 상하 중심축을 기준으로 회전될 수 있는데, 이는 조타부에 의한 것이다. 반면 회전부(35)는 동력 전달부(31)의 상하 중심축이 해상 구조물(1)의 하면을 기준으로 기울어지도록 할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 동력 전달부(31)는 상하 중심축이 해상 구조물(1)의 하면과 수직하도록 배치될 수 있는데, 회전부(35)는 도 3에 도시된 바와 같이 동력 전달부(31)를 회전시킴으로써 동력 전달부(31)의 상하 중심축이 해상 구조물(1)의 하면과 90도가 아닌 다른 각도를 형성하도록 할 수 있다.

이때 회전부(35)는 동력 전달부(31)의 상단에 연결되어 동력 전달부(31)를 회전시킬 수 있으며, 동력 전달부(31)의 상하 중심축에 수직인 회전축(351)을 기준으로 동력 전달부(31)를 회전시킬 수 있다. 이 경우 동력 전달부(31)의 하단은 전후 방향으로 움직이게 된다.

반면 회전부(35)는, 동력 전달부(31)의 하단을 좌우 방향으로 움직이도록 할 수 있다. 즉 실질적으로 회전부(35)는 동력 전달부(31)의 하단이 일정한 직경을 갖는 원 구역 내에서 자유롭게 움직이도록 동력 전달부(31)를 회전시킬 수 있다.

회전부(35)가 동력 전달부(31)를 상기와 같이 회전시킬 경우, 구동부(32) 및 프로펠러(33)는 동력 전달부(31)와 연결된 상태로 일체로 회전될 수 있다. 이로 인해 도 3에서 확인할 수 있듯 프로펠러(33)의 방향이 가변될 수 있다.

즉 회전부(35)는, 동력 전달부(31)를 회전시켜서 프로펠러(33)의 방향을 일례로 하방으로 경사지게 가변시킬 수 있고, 이를 통해 어느 하나의 쓰러스터(30)의 후류가 다른 쓰러스터(30)에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

회전부(35)는 해상 구조물(1)의 내측에 구비될 수 있고, 캐니스터의 내부에 설치될 수 있으며, 동력 전달부(31) 등의 유지, 보수를 위하여 동력 전달부(31) 등이 캐니스터 내부에서 승강될 때 회전부(35) 역시 동력 전달부(31)에 연결된 상태로 승강될 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 회전부(35)를 구비하여 동력 전달부(31)를 회전시킴으로써 프로펠러(33)가 바라보는 방향이 가변될 수 있도록 하여, 유입류 및 후류의 방향을 다양하게 제어하여 최적화된 위치 제어를 구현할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 쓰러스터의 측면도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 쓰러스터의 평면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 쓰러스터(30)는, 제1 실시예와 대비할 때 회전부(35)가 생략되고 덕트(34)가 변경된다는 점에서 차이가 있다. 이하에서는 제2 실시예에서 제1 실시예와 상이한 부분을 중점으로 하여 설명하도록 한다. 다만 제2 실시예의 구성이 제1 실시예의 구성과 도면 부호가 동일하다고 하여 반드시 동일한 구성임을 의미하는 것은 아니다.

덕트(34)는, 프로펠러(33)의 외주면을 감싸도록 구비되며, 전후 방향의 길이가 좌우 비대칭이다. 즉 덕트(34)를 평면에서 바라볼 경우, 덕트(34)는 후단에 의해 형성되는 평면이 전단에 의해 형성되는 평면과 교차하는 형태일 수 있다.

덕트(34)가 이와 같이 좌우 비대칭으로 구비됨에 따라, 프로펠러(33)에 의해 발생되는 후류는 전후 방향의 길이가 상대적으로 긴 부분에 의해 프로펠러(33)의 회전축을 기준으로 벌어지는 방향으로의 흐름이 제한되고, 전후 방향의 길이가 상대적으로 짧은 부분에 의해 상기의 벌어지는 방향으로의 흐름이 허용된다.

이 경우 후류는 전체적으로 볼 때, 덕트(34)에서 전후 방향의 길이가 상대적으로 짧은 부분이 위치한 방향으로 흐름이 유도될 수 있다. 즉 구동부(32) 등의 회전이 없더라도 덕트(34)에 의해 후류의 방향을 조절할 수 있고, 이때 덕트(34)에 의해 조절되는 후류의 방향 전환은 미세하게 이루어질 수 있다. 이는 프로펠러(33) 자체를 회전시키는 것이 아니기 때문이다.

다만 덕트(34)가 좌우 비대칭으로 고정된다면, 후류의 흐름 제어가 다양하게 이루어지지 못할 것이므로, 덕트(34)는 프로펠러(33)의 회전축을 기준으로 회전 가능하게 구비될 수 있다.

즉 덕트(34)는, 전후 방향의 길이가 상대적으로 긴 부분과, 전후 방향의 길이가 상대적으로 짧은 부분의 위치가 가변될 수 있다. 덕트(34)를 이와 같이 회전시키는 것은 동력 전달부(31)에 의해 이루어질 수 있다.

즉 덕트(34)는 상단 또는 전단의 일부분이 동력 전달부(31)에 연결될 수 있으며, 동력 전달부(31)는 덕트(34)의 외면이나 내면을 가압하며 덕트(34)를 회전시키는 적어도 하나 이상의 롤러(도시하지 않음)를 구비하고, 롤러가 덕트(34)의 외면 및/또는 내면을 가압하면서 회전하여 덕트(34)의 회전을 구현할 수 있다.

또는 동력 전달부(31)는 랙기어(도시하지 않음)를 구비하고, 덕트(34)의 전단에서 외면의 테두리 및/또는 내면의 테두리에 랙(원통 형상의 덕트(34)에 구비되는 랙은 전체적으로 볼 경우 썬기어(덕트(34)의 외면에 형성될 경우) 또는 링기어(덕트(34)의 내면에 형성될 경우)가 됨)이 형성되어, 동력 전달부(31)의 랙기어가 회전함에 따라 랙기어에 맞물린 랙이 움직임으로써 덕트(34)의 회전이 이뤄지도록 할 수 있다.

이와 같이 덕트(34)를 회전시키면, 덕트(34)는 좌우 비대칭으로 제작되어 설치되더라도 사용 시에는 상하 비대칭 등으로 놓여 있을 수 있다. 물론 반대로 상하 비대칭인 덕트(34)를 설치하더라도 사용 시에 덕트(34)는 좌우 비대칭으로 놓여있으면서 후류의 방향을 제어할 수 있다.

물론 본 발명은 덕트(34)를 회전시키기 위한 구성을 상기로 한정하는 것은 아니며, 이외에도 덕트(34)의 회전이 가능하다면 어떠한 구조든 채용이 가능하다. 일례로 덕트(34)는 구동부(32)에 고정되어 구동부(32)로부터 동력을 전달받아 회전될 수 있고, 이를 위해 덕트(34)와 구동부(32) 사이에는 덕트(34)와 구동부(32)를 연결하면서 동력을 전달하는 지지대(도시하지 않음)가 구비될 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 전후 방향으로의 길이가 좌우 비대칭 또는 상하 비대칭인 덕트(34)를 구비하고, 덕트(34)를 프로펠러(33)의 회전축을 중심으로 회전시킴으로써 덕트(34)에 의해 프로펠러(33) 후류의 흐름 방향이 미세하게 조정될 수 있도록 하여, 쓰러스터(30) 간에 발생하는 유동의 간섭을 억제하고 정확한 위치 제어 및 추진의 구현을 이룰 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 쓰러스터의 측면도이고, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 쓰러스터의 배면도이며, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 쓰러스터의 방향타의 평면도이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 쓰러스터(30)는, 제1 실시예 내지 제2 실시예와 대비할 때 방향타(36)를 포함한다는 점이 주요 특징이다. 이하에서는 제3 실시예에서 제1 내지 제2 실시예와 상이한 부분을 중점으로 하여 설명하도록 한다. 다만 제3 실시예의 구성이 제1 내지 제2 실시예의 구성과 도면 부호가 동일하다고 하여 반드시 동일한 구성임을 의미하는 것은 아니다.

방향타(36)는, 적어도 하나 이상으로 구비되며, 덕트(34)의 전단 또는 후단에 구비되어 프로펠러(33)의 유입류 또는 프로펠러(33)의 후류의 방향을 조정한다. 방향타(36)는 러더(Rudder)와 유사한 원리로 유체의 흐름을 제어하기 위하여 덕트(34)의 후단에 구비될 수 있다.

방향타(36)는, 덕트(34)의 내측에 회전 가능하게 설치되고 프로펠러(33)의 후방에 위치함으로써, 프로펠러(33)에 의해 발생하는 후류의 흐름을 효과적으로 변화시켜서 추진 효율을 높일 수 있다. 방향타(36)에 의한 후류의 흐름 전환은, 제2 실시예에서의 덕트(34)에 의한 흐름 전환보다 상대적으로 크고 빠르게 나타날 수 있다.

다만 방향타(36)를 설치하게 되면 프로펠러(33) 후류가 방항타에 의해 저항을 받게 될 수 있는바, 방향타(36)는 단면이 에어포일 형태를 가질 수 있다. 즉 방향타(36)는 유선형의 단면을 가짐으로써 저항을 발생시키는 것을 최대한 억제할 수 있다.

방향타(36)는 수직타(361)와 수평타(362)를 포함할 수 있다. 수직타(361)는 덕트(34)의 후단에서 상하로 연장되는 형태이며, 수평타(362)는 덕트(34)의 후단에서 좌우로 연장되는 형태일 수 있다.

물론 방향타(36)는 수직타(361)와 수평타(362)를 모두 구비하거나, 또는 수직타(361)만을 구비하고 수평타(362)를 생략할 수 있으며, 반대로 수직타(361)를 생략하고 수평타(362)만을 구비할 수 있다.

이외에도 방향타(36)는 상하 방향이나 좌우 방향이 아닌 일정 각도로 경사진 방향으로 구비되어 회전 가능하게 설치되는 경사타(도시하지 않음)를 설치할 수 있고, 수직타(361), 수평타(362), 경사타가 모두 설치되거나, 적어도 어느 하나 이상이 선택되어 설치될 수 있다. 다만 수직타(361)와 수평타(362) 및 경사타 중 적어도 둘 이상을 함께 설치할 경우에는, 서로 간의 회전에 간섭이 일어나지 않도록 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 수평타(362)와 수직타(361)의 회전 시 간섭 방지에 대해 도 8을 참조하여 후술하도록 한다.

수직타(361) 및 수평타(362) 중 어느 하나는, 다른 하나에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 도 6 내지 도 8의 경우 수평타(362)가 수직타(361)에 회전 가능하게 결합되고, 수직타(361)는 덕트(34)의 내면에 회전 가능하게 결합된 경우를 도시하였으나, 이는 반대로도 구현될 수 있다. 즉 수평타(362)가 덕트(34)의 내면에 회전 가능하게 결합되고, 수직타(361)가 수평타(362)에 회전 가능하게 결합될 수도 있다. 다만 이하에서는 편의상 수평타(362)가 수직타(361)에 회전 가능하게 결합된 것을 한정하여 설명하도록 한다.

수평타(362)는, 수직타(361)에 회전 가능하게 결합되며, 수직타(361)에 인접한 일단이 수직타(361)에서 이격되도록 배치될 수 있다. 이는 수직타(361)의 도 8에 도시된 바와 같이 수직타(361)가 회전축(3611)을 기준으로 회전할 때, 수직타(361)에서 회전축(3611)의 전단 또는 후단이 좌우로 움직이게 됨에 따라, 수직타(361)와 수평타(362) 간의 간섭을 방지하기 위함이다.

또한 수평타(362)는 덕트(34)의 내면에 인접한 일단이 덕트(34)의 내면에서 이격되도록 배치될 수 있으며, 이는 상기와 마찬가지로 수평타(362)의 회전 시 덕트(34)의 내면과 간섭이 일어나지 않도록 하기 위함이다. 즉 수평타(362)에서 덕트(34)의 내면에 인접한 일단은 자유단으로 놓일 수 있다.

수평타(362)는, 수직타(361)에 인접한 일단이 수직타(361)의 회전축(3611)으로부터 멀어질수록(전단 또는 후단 방향으로) 수직타(361)에서 멀어지는 형상을 갖도록 할 수 있다. 즉 수평타(362)는 수직타(361)에 인접한 일단은 수직타(361)에 인접하는 방향으로 볼록한 형상일 수 있다. 이를 통해 본 실시예는 수직타(361)의 회전 시 수평타(362)에 의해 수직타(361)의 회전 각도가 제한되는 것을 최소화할 수 있다.

또는 수평타(362)는, 수직타(361)에 인접한 일단이 수직타(361)에 인접한 방향으로 오목한 형상을 가짐에 따라 수직타(361)의 회전을 원활하게 구현할 수 있다. 이때 수직타(361)는 상하 길이 방향으로 상이한 단면을 가질 수 있는데, 수직타(361)에서 수평타(362)가 위치하는 지점은 원형에 가까운 단면을 갖고, 수평타(362)가 위치하지 않는 나머지 지점은 에어포일 형태 또는 평판 형태의 단면을 가질 수 있다. 따라서 수직타(361)는 수평타(362)와의 간섭을 회피하면서도 후류의 흐름 방향을 조절할 수 있다.

이때 수직타(361)에서 수평타(362)가 위치하는 지점은 원형에 가까운 단면을 가지면서 구에 가까운 형상을 가질 수 있는데, 이는 수평타(362)의 회전이 간섭 없이 가능하도록 하기 위함이다.

수평타(362)와 수직타(361)는 전후 방향의 길이가 서로 상이할 수 있다. 도 6에서는 수평타(362)의 전후 방향 길이가 수직타(361)의 전후 방향 길이보다 길게 도시되었으나, 본 실시예는 이로 한정하는 것은 아니며, 수직타(361) 및 수평타(362)의 전후 방향 길이는 프로펠러(33)의 크기와 날개(332) 수, 덕트(34)의 직경 등에 의해 다양하게 결정될 수 있는 수치이다.

수직타(361) 및 수평타(362)는, 프로펠러(33)의 회전축을 기준으로 상하 또는 좌우 대칭되도록 배치될 수 있다. 즉 도 6에 도시된 바와 같이 수직타(361)는 총 3개로 구성되며 어느 하나가 프로펠러(33)의 회전축 상에 놓이고, 나머지가 좌우에 대칭되도록 배치될 수 있으며, 수평타(362)는 총 3개로 구성되며 어느 하나가 프로펠러(33)의 회전축 상에 놓이고, 나머지가 상하에 대칭되도록 배치될 수 있다.

물론 본 실시예는 수직타(361)와 수평타(362)의 개수를 상기로 한정하는 것은 아니다. 다만 도 7에 도시된 바와 같이 수평타(362)와 수직타(361)를 포함하는 방향타(36)는 전체적으로 격자 형태를 구성할 수 있다.

다만 덕트(34)의 내면에 회전 가능하게 설치되는 수평타(362) 중에서, 프로펠러(33)의 회전축에서 벗어난 위치에 설치되는 수평타(362)의 경우, 덕트(34)의 내면이 경사면 또는 곡면을 가짐에 따라 회전에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 실시예의 방향타(36)는, 결합돌기(363)를 더 포함하여 수직타(361)의 원활한 회전을 구현한다.

결합돌기(363)는, 일단이 덕트(34)의 내면에 부착되고, 타단이 방향타(36)의 일단을 회전 가능하게 고정한다. 이때 결합돌기(363)의 타단에는 평면이 구비되며, 결합돌기(363)의 일단은 덕트(34)의 내면에 대응되는 곡면 또는 경사면 형태일 수 있다.

이를 통해 결합돌기(363)는 수직타(361)의 양단이 덕트(34)의 내면에서 일정 거리 이격되도록 하여, 수직타(361)가 회전축(3611)을 기준으로 회전할 때 덕트(34)의 내면에 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

물론 본 실시예는 결합돌기(363)를 생략하고, 수직타(361)의 회전축(3611)은 덕트(34)의 내면까지 고정되되, 수직타(361)의 양단은 덕트(34)의 내면에서 이격되도록 할 수도 있다. 다만 이 경우 회전축(3611)이 외부로 노출될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이 수직타(361)의 회전축(3611)과 수평타(362)의 회전축(3621)은 서로 교차할 수 있다. 물론 수직타(361)의 회전축(3611)은 수평타(362)의 회전축(3621)을 기준으로 전방 또는 후방에 위치하여, 수직타(361)의 회전축(3611)과 수평타(362)의 회전축(3621)이 어긋나게 배치되어 회전 시 간섭을 방지할 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 덕트(34)의 후단에서 덕트(34)의 내측에 방향타(36)를 구비하여, 프로펠러(33)에 의해 발생하는 후류의 흐름을 간편하게 조절하여, 유동 간섭 등이 일어나는 것을 차단하고, 추진에 있어서 다양한 제어가 가능하도록 할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 쓰러스터의 측면도이고, 도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 쓰러스터의 단면도이다. 도 9 및 도 10의 경우 보조날개(37)가 서로 밀착된 상태를 도시하고 있으며, 도 10은 도 9에서 A-A'의 단면도를 나타낸다.

도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 쓰러스터의 측면도이고, 도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 쓰러스터의 단면도이다. 도 11 및 도 12의 경우 보조날개(37)가 서로 이격된 상태를 도시하고 있으며, 도 12는 도 11에서 B-B'의 단면도를 나타낸다.

도 9 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 쓰러스터(30)는, 보조날개(37)를 포함한다는 측면에서 제1 내지 제3 실시예와 차이가 있다. 이하에서는 보조날개(37)에 대해 중점적으로 설명하고 다른 구성에 대한 설명은 생략한다. 다만 제4 실시예의 구성이 제1 내지 제3 실시예의 구성과 도면 부호가 동일하다고 하여 반드시 동일한 구성임을 의미하는 것은 아니다.

보조날개(37)는, 복수 개로 구비되며, 적어도 일부분이 덕트(34)의 내측에 구비되며 전후로 이동함에 따라 프로펠러(33) 후류가 통과하는 단면적을 가변시킬 수 있다. 보조날개(37)는 덕트(34)의 내면 형상과 대응되는 곡판 형태일 수 있으며, 덕트(34)가 전단에서 후단으로 갈수록 단면적이 감소하는 형태를 가짐에 따라, 보조날개(37)는 절단된 부채꼴 형상을 가질 수 있다.

보조날개(37)는, 덕트(34)의 내면에 구비될 수 있다. 이 경우 덕트(34)의 외면을 따라 흐르는 해수의 흐름에 저항이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 다만 보조날개(37)는 후술하겠지만 서로 이격되어 배치될 수 있으므로, 보조날개(37) 간의 사이 공간으로 해수가 통과하면서 와류 등이 발생될 수 있는바, 본 실시예는 보조날개(37)가 최대한 전방으로 위치할 때 보조날개(37)의 전단 지점을 기준으로, 덕트(34)의 내측에 돌출 형성되는 유선형의 가이드부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.

가이드부는 깔때기 모양으로 구비될 수 있으며, 가이드부의 내측 구멍은 보조날개(37)에 의해 형성되는 중공이 최대로 될 때의 직경에 대응되는 크기를 가질 수 있다.

가이드부는 덕트(34)의 내면에 구비되어 보조날개(37)가 서로 이격되어 있을 때 보조날개(37) 사이로 해수가 통과하는 것을 억제할 수 있다. 이를 통해 본 실시예는 서로 멀어졌다가 가까워지도록 구비되는 보조날개(37)를 포함하더라도 저항 증가를 최소화할 수 있다.

물론 보조날개(37)는 덕트(34)의 내면이 아닌 외면에 구비될 수도 있는바, 이 경우 가이드부는 덕트(34)의 외주면을 따라 배치됨으로써 보조날개(37)에 의한 저항 증가를 방지할 수 있다.

보조날개(37)는, 도 10 및 도 12에 도시된 바와 같이 프로펠러(33)의 회전축을 기준으로 덕트(34)의 내면에 방사상으로 배치될 수 있다. 이때 도 12에 도시된 보조날개(37) 사이의 간격은 보조날개(37)가 전후로 움직일 수 있는 거리에 대응된다.

앞서 설명한 바와 같이 덕트(34)가 원뿔대 형상을 가질 수 있으므로, 보조날개(37)가 덕트(34)의 내면을 따라 전후로 움직일 경우 보조날개(37) 간의 간격이 가변될 수 있다. 구체적으로 보조날개(37)가 후방으로 최대한 움직이게 되면, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 보조날개(37)는 서로 밀착될 수 있고, 보조날개(37)의 후단에 의해 중공 단면이 형성된다.

이때 보조날개(37)에 의해 형성되는 중공 단면은 결국 프로펠러(33)의 후류가 통과할 수 있는 단면적이 되며, 이 경우 중공 단면은 덕트(34)의 단면보다 작을 수 있다. 따라서 보조날개(37)가 후방으로 움직이면, 프로펠러(33) 후류가 통과할 수 있는 단면이 축소된다.

반면 보조날개(37)가 덕트(34)의 내면을 따라 전방으로 움직이게 되면, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 보조날개(37)는 서로 이격될 수 있고, 보조날개(37)의 후단에 의해 중공 단면이 형성된다. 다만 보조날개(37)가 서로 이격될 경우 보조날개(37)에 의해 형성되는 중공 단면은 정확하게는 원형이 아닌, 보조날개(37)의 수에 대응되는 수의 원호가 서로 단절된 상태로 만들어 내는 원형에 가까운 형상이고, 부분적으로 단절된 원형일 수 있다.

이때 보조날개(37)에 의해 형성되는 중공 단면은, 프로펠러(33)의 후류가 통과할 수 있는 단면적이 되지만, 덕트(34)의 후단에 의해 형성되는 단면적보다 클 수 있다. 즉 보조날개(37)가 전방으로 움직이게 되면, 프로펠러(33) 후류의 통과 면적은 보조날개(37)가 아닌 덕트(34)에 의해 결정될 수 있다.

즉 복수 개의 보조날개(37)는, 덕트(34)의 내면을 따라 덕트(34)의 전단 방향(전방)으로 이동할 경우 서로 간의 간격이 확장되고, 덕트(34)의 내면을 따라 덕트(34)의 후단 방향(후방)으로 이동할 경우 서로 간의 간격이 축소될 수 있다.

따라서 복수 개의 보조날개(37)가 덕트(34)의 내면을 따라 전방으로 이동할 경우 복수 개의 보조날개(37)에 의해 형성되는 중공 단면이 확장되고, 복수 개의 보조날개(37)가 덕트(34)의 내면을 따라 후방으로 이동할 경우 복수 개의 보조날개(37)에 의해 형성되는 중공 단면이 축소될 수 있다.

이로 인해 복수 개의 보조날개(37)에 의해 형성되는 중공 단면은, 덕트(34)의 후단의 중공 단면보다 작거나 또는 같게 가변될 수 있고, 보조 날개(332)에 의해 형성되는 중공 단면이 덕트(34)의 후단 중공 단면보다 작을 경우, 프로펠러(33)의 후류 흐름은 프로펠러(33)의 회전축을 기준으로 집약될 수 있다. 다만 보조날개(37)에 의해 형성되는 중공 단면이 덕트(34)의 후단의 중공 단면보다 크게 가변된다고 하더라도, 프로펠러(33) 후류의 통과 면적은 덕트(34)의 후단의 중공 단면이 최대가 된다.

보조날개(37)는, 복수 개가 서로 동기화되어 전후 방향으로 함께 이동할 수 있다. 또한 보조날개(37)는 덕트(34)의 후단에서 일정 거리 돌출되는 위치까지 이동 가능하도록 구비됨으로써, 프로펠러(33)의 후류가 통과하는 면적을 축소할 수 있다.

보조날개(37)는 후방으로 움직일 경우 보조날개(37)가 서로 밀착되는바, 보조날개(37)의 폭방향 양단이 충돌하게 된다. 이 경우 서로 간의 충돌 시 충격완화를 위해, 보조날개(37)에서 폭 방향의 양단에는 완충부재가 구비될 수 있다.

완충부재는 보조날개(37)의 양단에 고정되는 탄성부재이거나, 충격흡수부재일 수 있고, 고무나 스프링 등 다양한 재질이 사용될 수 있다. 다만 탄성부재를 완충부재로 사용할 경우 완충부재는 보조날개(37) 간의 충돌에 의한 반발력이 발생하여 보조날개(37)의 움직임을 저해하지 않도록 하는 정도의 탄성력을 갖도록 제작될 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 보조날개(37)가 덕트(34)의 내측에서 전후로 움직임에 따라 프로펠러(33)의 후류가 통과하는 단면의 면적을 가변시켜서, 추진 효율을 극대화할 수 있다.

도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 해상 구조물의 측면도이고, 도 14 및 도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 해상 구조의 헤드박스의 평면도이다.

도 13 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 해상 구조물(1)은, 앞서 설명한 제1 내지 제4 실시예의 쓰러스터(30)를 포함할 수 있다. 다만 도 1에 도시한 해상 구조물(1)과는 달리, 본 발명의 제5 실시예에 따른 해상 구조물(1)은, 헤드박스(40)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예가 포함하는 쓰러스터(30)에 대한 설명은 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 제1 내지 제4 실시예의 쓰러스터(30)에 대한 설명으로 갈음하도록 하며, 이하에서는 헤드박스(40)에 대해 중점적으로 설명하도록 한다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 해상 구조물(1)은, 쓰러스터(30)가 설치되는 일면이 곡면 형태일 수 있다. 쓰러스터(30)는 캐니스터 등의 설치를 위해 평면인 곳에 설치되어야 하는데, 본 실시예의 해상 구조물(1)은 평면이 아닌 곡면을 가지므로, 쓰러스터(30)의 설치에 문제가 생긴다. 따라서 본 실시예는 이를 해소하기 위해 평면을 형성하는 헤드박스(40)를 구비할 수 있다.

헤드박스(40)는, 해상 구조물(1)에서 곡면 형태인 일면에 쓰러스터(30)의 설치를 위한 평면을 형성한다. 즉 헤드박스(40)는 상면이 해상 구조물(1)의 곡면에 대응되는 형태이고, 하면이 쓰러스터(30)의 설치를 위한 평면 형태일 수 있다.

헤드박스(40)는, 좌우 비대칭으로 형성될 수 있다. 즉 도 14에 도시된 바와 같이, 헤드박스(40)는 좌측(41, 해상 구조물(1)의 좌현측)과 우측(42, 해상 구조물(1)의 우현측)이 각각 외측으로 볼록한 곡면을 형성하도록 하며, 좌측(41)과 우측(42)의 볼록한 정도가 서로 상이할 수 있다.

일례로 도 14에서 상부는 헤드박스(40)의 좌측(41)이고, 하부는 헤드박스(40)의 우측(42)이라 할 때, 우측(42)의 볼록한 정도는, 좌측(41)의 볼록한 정도보다 클 수 있다. 이는 헤드박스(40)에서 좌측(41)과 우측(42)의 중간 지점을 기준으로 우측(42)의 형상이 대칭되도록 점선으로 표시한 것을 통해 확인할 수 있다.

이 경우 헤드박스(40)로 유입되는 해수의 흐름에 의해, 해수의 흐름 방향과 수직인 양력(Lift Force)이 발생할 수 있고, 해수의 흐름 방향과 일치하는 항력(Drag Force)이 발생할 수 있다.

즉 헤드박스(40)는 대칭인 경우와 대비할 때 비대칭으로 형성됨에 따라 양력을 발생시킬 수 있으며, 양력을 이용하여 위치 제어나 추진 등에 활용할 수 있다. 이때 헤드박스(40)의 좌우 비대칭 형상은, 해상 구조물(1)의 저면에 설치되는 위치에 따라 달라질 수 있다. 즉 해상 구조물(1)의 저면에서 좌현측에 구비되는 헤드박스(40)와 우현측에 구비되는 헤드박스(40)는 서로 대칭되도록 구비될 수 있다. 즉 두 헤드박스(40)는 좌우 비대칭 형상이 서로 반대될 수 있다.

헤드박스(40)는, 도 15에 도시된 바와 같이 좌측(41)과 우측(42) 중 어느 하나는 외측으로 볼록한 곡면을 형성하며, 다른 하나는 수직 평면을 형성할 수 있다. 이 경우 볼록한 곡면을 형성하는 일측의 내측이 곧 좌측(41)과 우측(42)의 중간 지점이 된다.

이와 같이 본 실시예는, 헤드박스(40)의 일측을 수직 평면으로 형성함으로써 해수의 흐름에 의하여 발생되는 양력을 극대화할 수 있다. 이때 수직 평면은 해상 구조물(1)의 저면을 기준으로 수직한 평면을 의미한다.

헤드박스(40)의 하면에는 쓰러스터(30)가 설치되는데, 쓰러스터(30)의 상하 중심축은 헤드박스(40)의 좌측(41)과 우측(42)의 중간 지점에서 일측으로 치우치게 배치된다. 이는 헤드박스(40)가 좌우 비대칭으로 형성됨에 따라, 쓰러스터(30)의 설치 면을 확보하기 위해서는 쓰러스터(30)의 상하 중심축을 편향시켜야 하기 때문이다.

구체적으로 쓰러스터(30)의 상하 중심축은, 도 14에 도시된 바와 같이 헤드박스(40)의 좌측(41)과 우측(42)의 중간 지점에서 외측으로 상대적으로 더 볼록한 일측으로 치우칠 수 있다.

반면 도 15에 도시된 바와 같이 쓰러스터(30)의 상하 중심축은, 헤드박스(40)의 좌측(41)과 우측(42)의 중간지점에서 수직 평면을 형성하는 일측과 반대되는 타측으로 치우치게 배치될 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 쓰러스터(30)를 설치하기 위해 헤드박스(40)를 구비하되, 헤드박스(40)가 좌우 비대칭 형상을 갖도록 하여 헤드박스(40)를 통해 양력을 발생시켜 이를 위치 제어 등에 활용할 수 있다.

본 발명은 앞서 설명한 제1 내지 제5 실시예 외에도, 제1 내지 제5 실시예 중 적어도 어느 하나를 선택하여 조합한 다른 실시예를 더 포함할 수 있다. 즉 본 발명의 다른 실시예는, 제1 실시예의 회전부(35)와 제5 실시예의 헤드박스(40)를 포함할 수 있고, 또는 제2 실시예의 덕트(34)와 제4 실시예의 보조날개(37)를 포함할 수 있다. 즉 본 발명은 앞서 설명한 제1 내지 제5 실시예로 국한되는 것이 아니며, 제1 내지 제5 실시예의 조합에 의해 도출될 수 있는 모든 실시예를 포괄한다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 해상 구조물 10: 문풀
20: 데릭 30: 쓰러스터
31: 동력 전달부 32: 구동부
33: 프로펠러 331: 허브
332: 날개 34: 덕트
35: 회전부 351: 회전부의 회전축
36: 방향타 361: 수직타
3611: 수직타의 회전축 362: 수평타
3621: 수평타의 회전축 363: 결합돌기
37: 보조날개 40: 헤드박스
41: 헤드박스의 좌측 42: 헤드박스의 우측

Claims (11)

1. 해상 구조물에 설치되는 쓰러스터에 있어서,
   상기 해상 구조물의 하면에서 하방으로 연장되는 동력 전달부;
   상기 동력 전달부의 하단에 연결되는 구동부;
   상기 구동부에 의해 회전되는 프로펠러;
   상기 프로펠러의 외주면을 감싸도록 구비되는 덕트; 및
   적어도 일부분이 상기 덕트의 내측에 구비되며 전후로 이동함에 따라 상기 프로펠러 후류가 통과하는 단면적을 가변시키는 복수 개의 보조날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 쓰러스터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 덕트는,
   전단에서 후단으로 갈수록 단면적이 감소하는 형태인 것을 특징으로 하는 쓰러스터.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 복수 개의 보조날개는,
   상기 프로펠러의 회전축을 기준으로 상기 덕트의 내면에 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 쓰러스터.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 복수 개의 보조날개는,
   상기 덕트의 내면을 따라 이동하면서 서로 간의 간격이 가변되는 것을 특징으로 하는 쓰러스터.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 복수 개의 보조날개는,
   상기 덕트의 내면을 따라 전방으로 이동할 경우 서로 간의 간격이 확장되고,
   상기 덕트의 내면을 따라 후방으로 이동할 경우 서로 간의 간격이 축소되는 것을 특징으로 하는 쓰러스터.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 복수 개의 보조날개가 상기 덕트의 내면을 따라 전방으로 이동할 경우 상기 복수 개의 보조날개에 의해 형성되는 중공 단면이 확장되고,
   상기 복수 개의 보조날개가 상기 덕트의 내면을 따라 후방으로 이동할 경우 상기 복수 개의 보조날개에 의해 형성되는 중공 단면이 축소되는 것을 특징으로 하는 쓰러스터.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 복수 개의 보조날개에 의해 형성되는 중공 단면은,
   상기 덕트의 후단의 중공 단면보다 작거나 또는 같게 가변되는 것을 특징으로 하는 쓰러스터.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 복수 개의 보조날개는,
   서로 동기화되어 전후 방향으로 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 쓰러스터.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 복수 개의 보조날개는,
   상기 덕트의 후단에서 일정 거리 돌출되는 위치까지 이동 가능한 것을 특징으로 하는 쓰러스터.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 복수 개의 보조날개는,
    서로 간의 충돌 시 충격완화를 위하여 폭 방향의 양단에 완충부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 쓰러스터.
11. 상기 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 쓰러스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
    

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